CN104767195A

CN104767195A - 超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法

Info

Publication number: CN104767195A
Application number: CN201510183497.XA
Authority: CN
Inventors: 吕健攀; 石海珍; 彭敏
Original assignee: MAINTENANCE Co OF STATE GRID XINJIANG ELECTRIC POWER Co
Current assignee: MAINTENANCE Co OF STATE GRID XINJIANG ELECTRIC POWER Co
Priority date: 2015-04-19
Filing date: 2015-04-19
Publication date: 2015-07-08

Abstract

本发明公开一种超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法。按照中性点经电抗器接地时其电抗值X_n与变压器的零序电抗X₀之比小于等于1/3的原则，按照对称分量分析法及不对称短路的具体边界条件，通过用BPA短路电流计算程序，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行单相接地短路电流计算，以选择适合的电抗值，中性点经电抗器接地时其电抗值X_n与变压器的零序电抗X₀之比小于等于1/3，也就是X_n / X₀≤1/3，为监测自耦变压器中性点经小抗接地方式下的正常运行的可靠性提供了保障，具有广泛的现实意义。

Description

超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法

技术领域

本发明属于输变电设备技术领域，进一步的，本发明用于一种限制超高压交流输电系统不平衡接地短路电流能力的方法，更具体的，本发明涉及一种超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择方法的技术领域。

背景技术

截至2013年底，新疆电网已建成750kv线路8条，总长度2008.825km，220kv线路270条，总长度约14933.40km。全疆电网共建成750kv变电站5座，主变5台，总变电容量7000MVA，220kv变电站95座，主变173台，总变电容量24097MVA。2013-2014年，达坂城、亚中750kv变电站均将建成，乌北、凤凰扩建2号主变完成，网架进一步加强，负荷增大。根据计算，以上变电站投运后，乌北750千伏变电站、凤凰750千伏变电站220千伏母线单相短路电流最大已经超过了50kA，而两站220千伏断路器只具备开断50kA短路电流水平的能力。当系统短路电流超过50kA时，极可能发生断路器爆炸等设备及电网安全事件。要解决两站220千伏母线短路电流过大的问题，一是更换两站220千伏断路器、隔离开关等设备，让设备满足开断短路电流能力、热稳定和动稳定水平。这种解决方式需停电实施，且设备购置、技改工程投资量大，无法在短期解决。二是通过调整系统运行方式来限值短路电流水平，比如电网分层分区运行、合理规划电源接入系统方式、发展直流输电、提高配电网供电电压等级、拉停开关、线路、变电站采用母线分列运行、采用高阻抗设备（包括高阻抗发电机、高阻抗变压器、限流电抗器等）；大容量高速开关与电抗器并联、短路电流限制器等。

2014年，乌昌电网将构成凤凰-乌北-亚中的750kv目标网架，具备解环条件。为降低乌昌220kv电网短路电流，将长宁变及昌南变以西划入凤凰供电区，三宫、米泉以西化工园变以南划入亚中、达坂城供电区，同时断开乌北供电区至昌吉东部电网的4回联络线，至此乌昌220kv电网分成三个供电区。同时将乌昌220kv电网解列，解环后乌北变220千伏母线单相短路电流仍达到62.97kA，且超过开关的遮断容量。线路加装串联电抗器后，虽可降低三相短路电流，但单相短路电流仍大于三相短路电流。因此为限制乌北变单相短路电流，提高乌北变近区供电可靠性，增强乌北变短路电流水平对电网发展的适应性，有必要在乌北变主变中性点加装小电抗，限制220kv母线的单相短路电流。

由此可见，现有限制超高压交流输电系统不平衡接地短路电流领域，220千伏及以上变压器中性点通常都是直接接地方式，中性点经小抗接地变压器是一种非正常工作状态，中性点串入小电抗后，主变零序电抗将会发生变化，在工频过电压、操作过电压、雷电过电压下主变中性点处过电压水平可能会超过其自耦变中性点绝缘，目前还没有系统的计算和校核方法。

发明内容

针对现有技术领域中220千伏及以上变压器中性点通常都是直接接地方式，中性点经小抗接地变压器是一种非正常工作状态，中性点串入小电抗后，主变零序电抗将会发生变化，在工频过电压、操作过电压、雷电过电压下主变中性点处过电压水平可能会超过其自耦变中性点绝缘，缺乏系统的计算和校核方法，本发明旨在于提供一种超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，其方法是按照中性点经电抗器接地时其电抗值X _n与变压器的零序电抗X ₀之比小于等于1/3的原则，按照对称分量分析法及不对称短路的具体边界条件，通过用BPA短路电流计算程序，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行单相接地短路电流计算，以选择适合的电抗值。

本实用发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

本发明具体提供超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，所述的方法具体步骤如下：

（1）对超高压自耦变压器经中性点小抗接地的电路转化为等值电路，中性点经电抗接地的自耦变压器的零序等值电路中，包括三角形在内的各侧等值电抗，均包含有与中性点接地电抗有关的附加项，见式[1]：

[1]

其中：X ₁、X ₂、X ₃为主变中性点直接接地时的高、中、低压侧的等值零序电抗，X ₁ ^′、X ₂ ^′、X ₃ ^′为主变加装中性点小抗接地后的高、中、低压侧的等值零序电抗，X _n为中性点小抗的电抗。

（2）根据步骤（1）的分析判断，当变压器中性点接入的小电抗阻值为变压器高、中压U _k%的10%时，单相短路电流下降幅度大多已超过10%,当小电抗阻值达到高、中压U _k%的30%时，下降幅度可达20%，小电抗阻值在变压器高、中压U _k%的1/10一1/3之间选择。

（3）用已经成熟的BPA短路电流计算程序，根据步骤（1）、（2）计算所得的电抗器阻值，以及系统的正序、负序电抗，代入单相接地短路公式，见式[2]，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行短路计算，以确定最终适合的中性点小电抗阻值。

[2]。

通过以上步骤可实现超高压自耦变压器中性点加装小抗后的小抗阻值的计算方法，为变压器的运行状态的稳定性、可靠性提供依据。

本发明中，包括对750kv自耦变压器进行建模，结合系统运行方式，选择合适的主变中性点小抗的阻值。

本发明中，采集750kv自耦变压器中性点的交流电流，通过直接在中性点加装电流互感器进行采集。

本发明中，根据选择的合适的小抗的阻值，中性点经电抗器接地时其电抗值X _n与变压器的零序电抗X ₀之比小于等于1/3，也就是X _n / X ₀ ≤1/3。

本发明中，用BPA短路电流计算程序，按照单相接地短路电流的计算公式，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行单相接地短路电流计算，以选择适合的电抗值。

本发明中，当操作中性点小抗接地刀闸时，经过小抗的电流超过20A时，不能对接地刀闸进行操作。

进一步，依据上述本发明提供的方法计算出的短路电流值可判断出超高压自耦变压器加装一定阻值的小电抗后，系统单相短路电流水平能否下降到预定的水平，若无法满足要求，则需增加中性点小抗的阻抗，直到符合要求，且要符合中性点经电抗器接地时其电抗值X _n与变压器的零序电抗X ₀之比小于等于1/3，也就是X _n / X ₀ ≤1/3的标准。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，通过对自耦变压器建模，按照电磁感应原理转化为等值电路，便于进行阻值计算。系统的解决了为了限制系统单相短路电流水平，在超高压自耦变压器中性点加装中性点小电抗时对小电抗的计算方法，同时在自耦变压器中性点处加装电流互感器，对中性点接地电流进行监测，为监测自耦变压器中性点经小抗接地方式下的正常运行的可靠性提供了保障，具有广泛的现实意义。

附图说明

图1为自耦变压器中性点加装小电抗的电气原理图。

图2为主变中性点加装小抗后的等值电路图。

在图1-2中：I—高压绕组，II—中压绕组，III—低压绕组，X ₁—主变中性点直接接地时的高压侧的等值零序电抗，X ₂—主变中性点直接接地时的中压侧的等值零序电抗，X ₃—主变中性点直接接地时的低压侧的等值零序电抗，X _n —中性点处串联的小抗。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例，对本发明做进一步详细描述。

一种超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，所述的方法具体步骤如下：

（1）对超高压自耦变压器经中性点小抗接地的电路转化为等值电路，参见附图2，中性点经电抗接地的自耦变压器的零序等值电路中，包括三角形在内的各侧等值电抗，均包含有与中性点接地电抗有关的附加项，见式[1]：

[1],

（2）根据步骤（1）的分析判断，当变压器中性点接入的小电抗阻值为变压器高、中压U _k%的10%时，单相短路电流下降幅度大多已超过10%,当小电抗阻值达到高、中压U _k%的30%时，下降幅度可达20%甚至更多。因此，在一般情况下，小电抗阻值可在变压器高、中压U _k%的1/10一1/3之间选择。

（3）用已经成熟的BPA短路电流计算程序，根据步骤（1）、（2）计算所得的电抗器阻值，以及系统的正序、负序电抗，代入单相接地短路公式，见式[2]，以A相发生接地短路为例, 分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行短路计算，以确定最终适合的中性点小电抗阻值。

[2]

上述本发明提供的方案中，包括对750kv自耦变压器进行建模，结合系统运行方式，选择合适的主变中性点小抗的阻值。

上述本发明提供的方案中，采集750kv自耦变压器中性点的交流电流，通过直接在中性点加装电流互感器进行采集。

上述本发明提供的方案中，根据选择的合适的小抗的阻值，中性点经电抗器接地时其电抗值X _n与变压器的零序电抗X ₀之比小于等于1/3，也就是X _n / X ₀ ≤1/3。

上述本发明提供的方案中，用BPA短路电流计算程序，按照单相接地短路电流的计算公式，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行单相接地短路电流计算，以选择适合的电抗值。

上述本发明提供的方案中，当操作中性点小抗接地刀闸时，经过小抗的电流超过20A时，不能对接地刀闸进行操作。

采用本发明提供的超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的上述方法中，依照电磁感应原理，将超高压自耦变压器经中性点小抗接地的电路转化为等值电路，参见附图1、2，通过对自耦变压器建模，转化为等值电路，进行阻值计算，系统的解决了为了限制系统单相短路电流水平，在超高压自耦变压器中性点加装中性点小电抗时对小电抗的计算，同时在自耦变压器中性点处加装电流互感器，对中性点接地电流进行监测，为监测自耦变压器中性点经小抗接地方式下的正常运行的可靠性提供了保障。

根据选择的合适的小抗的阻值，中性点经电抗器接地时其电抗值X _n与变压器的零序电抗X ₀之比小于等于1/3，即依照X _n / X ₀ ≤1/3所述的原则，通过自耦变压器高压和中压侧系统单相接地短路电流能力计算，从而最终确定自耦变压器中性点经小抗接地时小抗的阻抗大小，即是实现此方法的一个优选实例。

通过以上方法提供的技术步骤可实现超高压自耦变压器中性点加装小抗后的小抗阻值的计算方法，解决了当超高压自耦变压器低阻抗影响母线单相接地短路电流能力的问题，并确保了工程可用性，为超高压输电的稳定性提供了有力保障。

如上所述，即可较好地实现本发明,上述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims

1.一种超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，所述的方法具体步骤如下：

[1]，

其中：X ₁、X ₂、X ₃为主变中性点直接接地时的高、中、低压侧的等值零序电抗，X ₁ ^′、X ₂ ^′、X ₃ ^′为主变加装中性点小抗接地后的高、中、低压侧的等值零序电抗，X _n为中性点小抗的电抗；

（2）根据步骤（1）的分析判断，当变压器中性点接入的小电抗阻值为变压器高、中压U _k%的10%时，单相短路电流下降幅度大多已超过10%,当小电抗阻值达到高、中压U _k%的30%时，下降幅度可达20%，小电抗阻值在变压器高、中压U _k%的1/10一1/3之间选择；

（3）用已经成熟的BPA短路电流计算程序，根据步骤（1）、（2）计算所得的电抗器阻值，以及系统的正序、负序电抗，代入单相接地短路公式，见式[2]，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行短路计算，以确定最终适合的中性点小电抗阻值，

[2]。

2.如权利要求1所述的超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，其特征在于，所述的方法包括对750kv自耦变压器进行建模，结合系统运行方式，选择合适的主变中性点小抗的阻值。

3.如权利要求1所述的超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，其特征在于，所述的采集750kv自耦变压器中性点的交流电流，通过直接在中性点加装电流互感器进行采集。

4.如权利要求1所述的超超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，其特征在于，用BPA短路电流计算程序，按照单相接地短路电流的计算公式，分别对变电站内超高压自耦变压器高压侧和中压侧母线进行单相接地短路电流计算，以选择适合的电抗值。

5.如权利要求1所述的超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，其特征在于，当操作中性点小抗接地刀闸时，经过小抗的电流超过20A时，不能对接地刀闸进行操作。

6.如权利要求4所述的超高压自耦变压器中性点小抗接地时小抗阻值选择的方法，其特征在于，依据上述本发明提供的方法计算出的短路电流值可判断出超高压自耦变压器加装一定阻值的小电抗后，系统单相短路电流水平能否下降到预定的水平，若无法满足要求，则需增加中性点小抗的阻抗，直到符合要求，且要符合中性点经电抗器接地时其电抗值X _n与变压器的零序电抗X ₀之比小于等于1/3，也就是X _n / X ₀ ≤1/3的标准。